EP1289217A1 - Verfahren und Anlage zur Kommunikation mittels Wechselstromhalbwellen - Google Patents

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EP1289217A1
EP1289217A1 EP01120385A EP01120385A EP1289217A1 EP 1289217 A1 EP1289217 A1 EP 1289217A1 EP 01120385 A EP01120385 A EP 01120385A EP 01120385 A EP01120385 A EP 01120385A EP 1289217 A1 EP1289217 A1 EP 1289217A1
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EP
European Patent Office
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devices
voltage
waves
transmitting
wave
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EP01120385A
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Matthias Wagner
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Feller AG
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Feller AG
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Priority to DE50112934T priority patent/DE50112934D1/de
Priority to AT01120385T priority patent/ATE372016T1/de
Priority to NO20023872A priority patent/NO20023872L/no
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/18—Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/24—Half-wave signalling systems

Definitions

  • the invention relates to a method according to Preamble of claim 1, a transmitting and receiving system according to the preamble of claim 7 and transmitter and Receiver and its use as well as a building with a suitably equipped house installation.
  • Extensions can be controlled with receivers, e.g. the Moving blinds up or down. According to the state of the art this can be done using the installation voltage, by the extensions (receivers) the signals of the buttons (Transmitter) according to the length of time the Button or the presence of voltage at the extension (e.g. shorter than 500 ms or longer than 500 ms) interpret and react to it. For more orders Different voltages can also be transmitted used. The interpretation according to time period enables usually only two commands, the use of different Voltage level, which enables more command variants, in turn leads to correspondingly complex devices (Transmitters, receivers).
  • the object of the present invention is to achieve this based on secure communication between devices to create as little effort as possible; the communication should be particularly suitable for home installation technology his.
  • the task begins with a procedure mentioned type by the characteristic features of claim 1 solved.
  • the use of the is particularly preferred Mains voltage of a house installation network as AC voltage for communication. This also allows preferably the use of only one additional one Installation wire for the communication of the devices because the reverse current flows through the neutral conductor of the network can.
  • Communication is preferably carried out of the devices via defined telegrams from data bits.
  • the devices are further designed so that they can also be used in conventional Detect the length of half-wave sequences conventional devices (e.g. buttons, Weather sensors) in the inventive method be involved.
  • the invention is further based on the object a particularly simple transceiver system create, which by their simplicity especially for the electrical house installation is suitable.
  • the configuration is also particularly preferred here the sender or receiver for delivery or for AC mains half-wave reception. This allows the transmission of the half-waves via only one additional one Lead wire to the existing lead wires (Phase, neutral conductor, protective conductor) of the house installation.
  • the additional configuration is also preferred the receiver to distinguish from uncoded Half-wave sequences due to different lengths of the same, what the use of conventional devices (buttons, Sensors) in the transmitting and working according to the invention Receiving system enables.
  • the present invention differs of said prior art in that a binary code element is represented by exactly one half wave, and that the principle of half-wave coding is related offers advantages in another area of application, which allow devices to be installed in installations via the Network the concept of extensions in such a way that simplest and very understandable for the installer Way multifunctionality can be realized. So will preferably used only one communication wire, because of Backflow over the necessary for the supply of the devices Neutral conductor is made. Communication reached through the amplitude of the mains voltage and the long concern, and thus due to the long evaluation time of the signals (Half wavelength), a very high transmission security. Furthermore, the installation does not have to be familiar and known wiring structures deviated become.
  • the wires that connect the extensions carry the same voltage, can have the same cross section have and in the same connection channels be relocated.
  • Such a system its structure is fixed by the wiring neither special power supplies and line filters, nor is it on another medium (e.g. radio) for the Transfer instructed.
  • the reduction to only positive or negative half-waves has the main advantage the simplification of the electronic structure of the Communication device. It only has to be between 0 and 1 and not between -1, 0 and 1.
  • Figure 1 shows a part of a roughly schematic Wiring structure of an electrical building installation.
  • At 4 is a conventional one Operating device, also shown as a button, through which control signals in a conventional manner are dispensable.
  • 5, 6 and 7 are receivers shown, which receive the control commands and one Switch consumers, e.g. an electric motor for Blinds, a dimmer for lamps, a motor of a ventilation etc.
  • the wiring of the house installation is included represented schematically by lines 8 and 9, wherein the lines 8 the usual three-wire lines for the AC mains voltage in the building (neutral conductor, Phase and protective conductor, whereby the protective conductor of the Devices is not required) and 9 the preferred single core cable for the transmission of control signals between the devices.
  • FIG. 2 shows schematically how the binary-coded information or control signals and any acknowledgment signals are distributed in accordance with the invention.
  • Only the positive half-waves of an AC voltage preferably just the installation AC voltage, are used to represent the information bits in the example shown in FIG. 2. This is preferably the 230 V / 50 Hz mains alternating voltage.
  • the assignment can take place in such a way that the binary value 1 is assigned to a positive half-wave and the binary value 0 to the absence of a positive half-wave.
  • the half waves with the opposite sign are not used in the present invention.
  • the figure shows how a positive half-wave, which stands for a logical 1, or a positive half-wave fails over time, which is represented in the upper part of the figure by the crossed-out half-wave, which stands for a logical 0.
  • the transmission thus takes place in that half-waves are switched through when a logical 1 is to be transmitted and half-waves of the same type are blocked when a logical 0 is to be transmitted.
  • the assignment of the logical values for switching through or blocking the half-waves could of course also be reversed.
  • the negative half-waves are not shown in FIG. 2; these could also be present on the signal line, provided that only devices in the installation are present that work by means of the coded binary signals, but do not serve for the transmission of information and therefore do not have to be evaluated.
  • the negative half-waves could of course also be used exclusively. Furthermore, it is possible to generate only positive half-waves by means of rectification and to use them completely for signal transmission, so that, contrary to FIG. 2, there are no gaps or bit pauses between the individual half-waves or information bits.
  • the transmission speed is sufficient.
  • only one additional single-core line 9 is used for the communication of the devices, which uses the 230 volts of the installation alternating voltage as the AC signal voltage and the neutral conductor of the three-core line 8 for the return currents. Devices that are supposed to function together are thus connected to one another for communication via a single single-wire line, for example a customary copper wire with a cross section of 1.5 mm 2 .
  • the information is sent as an example via line 9 in the form of telegrams which consist of one byte each.
  • Figure 3 shows an example the coding of such a telegram, the the initial bit 1 and 0 the start of the telegram (SOT). Every telegram comes with one 1-0 sequence initiated and differs in that of signals from conventional buttons.
  • the third bit of the telegram is 0 for command telegrams or 1 for Scene telegrams. The scene is in the building installation a given combination of lighting and called blind position.
  • Scene 1 blinds raised and a certain lighting mean to the lecturer Explanations on a blackboard or using a overhead projector allowed.
  • Scene 2 can e.g. a strongly dimmed lighting and closed Blinds mean like this for showing slides or Is suitable for filming.
  • the other bits of a command telegram or a scene telegram are shown in the figure, the respective function on, off or Toggling, dimming or driving (from Storen) is specified.
  • this coding is only to look at as an example and could be in another form respectively.
  • Devices 1, 2 and 3 can in the Shape of buttons (with one operating part) two different ones Send telegrams, which due to the different long actuation time of the button become.
  • a short keystroke of shorter than e.g. 500 One of the telegrams is generated in milliseconds after being released the button. If the button is pressed longer, i.e. longer than 500 milliseconds, it becomes the corresponding other Telegram triggered after 500 milliseconds. After releasing the key after a long key press the stop command is also sent.
  • the buttons 1, 2 and 3 shown can each have three telegrams deliver the one corresponding to the short key press Telegram, e.g.
  • command telegram for "on”, on command telegram corresponding to the long key press e.g. e.g. the command telegram for "Off"
  • that "Stop” command telegram after a long key press At the respective receiving device 5, 6 and 7 will be the corresponding one Command telegram evaluated and that on the receiving Device connected consumers, e.g. an engine a lamp or other consumer accordingly actuated.
  • the telegrams for scenes deliver keyboard fields are preferably arranged, so that from the majority of scenes by appropriate keyboard operation the desired scene can be selected can and the corresponding scene telegram becomes.
  • the respective sending devices 1, 2 and 3 can be assigned permanently programmed command telegrams, e.g. e.g. the telegrams for "on” or “off” and “Stop” included, so that for the command issue the corresponding function in the house installation Button must be installed.
  • the buttons can of course also be programmable like this, e.g. through adjustable switches that at a universal configured push buttons the corresponding desired telegrams can be chosen.
  • Procedure and house installation carried out so that additionally conventional command devices or push buttons 4 can be used, which when pressing a button normal, non-encoded AC signal (i.e. with positive and negative half waves) on line 9 submit.
  • This signal can come from the receiving devices 5 and 6 in a conventional manner according to its actuation length be interpreted.
  • the keyboard signal is there debounced in a known manner and is preferred also as a 230V AC signal, however with successive positive and negative half-waves given on line 9. Recognize the receiving devices due to the lack of the 1-0 sequence (SOT) that it not a telegram, but a conventional one Command transmission through an AC voltage signal is.
  • SOT 1-0 sequence
  • the electronic circuit of the receiving device queries the voltage several times, e.g. five times as in the figure is indicated with the arrows, and interpreted the signal as a half-wave if during 4 of the 5 query times the signal from the electronics e.g. the value of Exceeds 100Volt. This ensures that coupled disturbances are not interpreted as actuation become.
  • the 230V signal can be recognized as such if it while there is at least 60 milliseconds, which is three Corresponds to half-waves.
  • a long or short conventional one Signal is determined by the length of the key press (e.g. longer than 500 ms and shorter than 500 ms).
  • the receiving devices 5, 6 and 7 can also be sending devices by their state hand over to the other devices. This is especially so makes sense if conventional command devices, e.g. the button 4, are in the installation. With a On or off command transmitted via the telegram the condition is also supplied at the same time anyway accept the receiving device after evaluation becomes. In this case, feedback is not necessary. A normal, uncoded 230V signal is missing this information, however. For this reason, it is preferred if the devices are implemented in such a way that after Receiving a 230V signal of the to be accepted or accepted Transfer the state of the receiving device to line 9 becomes. This can ensure that the involved sending devices the correct state of the receive the receiving device and display it if necessary and / or can process further.
  • Figure 5 shows the structure roughly schematically a sending button 1 and a receiving device 5. It is not taken into account that the recipient Device designed to send a feedback can be and also does not take into account that the sending device can also be configured for reception, so to receive the mentioned feedback or the own message to detect command collisions, which is explained below.
  • the sending device 1 contains the actual button 10, which is operated by an operator can be operated.
  • the button 10 releases the actuation-dependent transmission of different Telegrams, which are programmed in a circuit 11 or stored programmably.
  • the circuit 11 in turn controls an electronic switch 12, which selectively controls the phase voltage from line 8 on line 9, so that the corresponding Telegram is sent.
  • the circuit 11 receives thereby also the phase voltage, around their respective Zero crossing to determine the telegram coding corresponding to the half-waves of the AC voltage perform.
  • a detector 14 is provided in the receiver 5, which corresponds to the AC voltage on line 9 Figure 4 queries and determines whether a telegram is present or a continuous half-wave sequence by a conventional button 4, and which in the case decodes the telegram and in the case of a conventional signal, decoding due to the signal length.
  • the decoding circuit 14 controls an electronic accordingly Switch 15, which in turn is the actual consumer 16, i.e. a motor or a lamp or another operated electrical consumers.
  • the collisions can be handled as follows electronic devices receive sent data right again. If a bit is recognized that is not sent was based on the detection of another Telegram closed.
  • the device that is the first to be unequal Sending bit one has priority and may Send telegram on.
  • the devices recognize a priority, i.e. all devices involved switch to reception after the SOT and thereby make it impossible your own sending. With conventional devices can however, this cannot be realized.
  • Such a signal covers the data sequence if the telegram is simultaneous is sent and is thereby used as a conventional operation interpreted. This will signal the conventional sensors are prioritized based on the system.

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Abstract

Zur Kommunikation zwischen Geräten einer Gebäudeinstallation werden binär codierte Daten verwendet, die als ausschliesslich positive oder ausschliesslich negative Halbwellen einer Wechselspannung gesendet und empfangen werden. Der Binärwert 1 entspricht einer durchgeschalteten, der Binärwert 0 einer unterdrückten Halbwelle. Dadurch wird eine sehr sichere Kommunikation bei geringem apparativem Aufwand erzielt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Sende- und Empfangsanlage gemäss Oberbegriff des Anspruchs 7 sowie Sender und Empfänger dazu und deren Verwendung sowie ein Gebäude mit einer entsprechend ausgerüsteten Hausinstallation.
Aus DE-C-3010938 ist es bekannt, Halbwellen eines Wechselstromes als ununterbrochene Abfolge von positiven und negativen Halbwellen zum Senden eines Binärcodes zu verwenden, wobei die Unterscheidung der Binärwerte 1 bzw. 0 durch Absenkung der Amplitude einer Halbwelle oder Unterdrückung derselben gebildet wird. Auf diese Weise werden gemäss dieser Schrift z.B. bei einer Frequenz der Wechselspannung von 2500 Hz 5000 bit/sec übertragen. Auch CH-A-684860 lehrt die Verwendung von sowohl positiven wie negativen Halbwellen für die Übertragung binär codierter Daten. Die Sender und Empfänger für solche Anlagen müssen positive und negative Halbwellen und Nullspannung unterscheiden und als Binärwerte interpretieren können, was relativ aufwendige Schaltungen benötigt.
Insbesondere für elektrische Gebäudeinstallationen aber auch für andere Anwendungen besteht ein Bedürfnis nach einer besonders einfachen Kommunikationsmöglichkeit zwischen Geräten, bzw. zwischen Sendern und Empfängern. Bei Gebäudeinstallationen sollen z.B. auf einfache Weise über Bedienungsapparate (Taster) Funktionen bei Nebenstellen mit Empfängern gesteuert werden, z.B. das Hoch- bzw. Abwärtsfahren von Storen. Nach Stand der Technik kann dies mittels der Installationsspannung erfolgen, indem die Nebenstellen (Empfänger) die Signale der Taster (Sender) entsprechend der Zeitdauer der Betätigung des Tasters bzw. des Anliegens der Spannung bei der Nebenstelle (z.B. kürzer als 500 ms oder länger als 500 ms) interpretieren und darauf reagieren. Um mehr Befehle übertragen zu können werden auch verschieden hohe Spannungen eingesetzt. Die Interpretation nach Zeitdauer ermöglicht in der Regel nur zwei Befehle, der Einsatz verschiedener Spannungspegel, der mehr Befehlsvarianten ermöglicht, führt wiederum zu entsprechend aufwendigen Geräten (Sendern, Empfängern).
Eine weitere Art der Kommunikation in der Haustechnik arbeitet derart, dass die zu übertragende Information der Netzspannung aufmoduliert wird. Ferner sind verschiedenste Bus-Systeme bekannt, welche zur Informationsübertragung Niederspannungsleitungen verwenden und durch die Adressierbarkeit der Hausinstallationsgeräte eine hohe Flexibilität bei hohem Aufwand aufweisen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sichere Kommunikation zwischen Geräten bei möglichst geringem Aufwand zu schaffen; die Kommunikation soll dabei besonders für die Hausinstallationstechnik geeignet sein.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass nur eine Art von Halbwellen, positive oder negative, nicht aber beide, zur Codierung verwendet werden und ein Binärwert durch Vorhandensein dieser Halbwelle und der andere Binärwert durch Nichtvorhandensein der Halbwelle dargestellt wird, ergibt sich ein besonders einfaches Verfahren bzw. ergeben sich sehr einfach aufgebaute Sender und Empfänger bei hoher Übertragungssicherheit, bei allerdings nicht optimaler Übertragungsgeschwindigkeit, was indes für die bevorzugte Verwendung in der Hausinstallationstechnik ohne weiteres in Kauf genommen werden kann.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung der Netzspannung eines Hausinstallationsnetzes als Wechselspannung für die Kommunikation. Dies erlaubt ebenfalls bevorzugterweise die Verwendung nur eines zusätzlichen Installationsdrahtes für die Kommunikation der Geräte, da der Rückstrom über den Neutral-Leiter des Netzes fliessen kann.
Bevorzugterweise erfolgt die Kommunikation der Geräte über definierte Telegramme aus Datenbits. Sind die Geräte weiter so ausgestaltet, dass sie auch in herkömmlicher Weise die Länge von Halbwellenfolgen detektieren können, so können auch herkömmliche Geräte (z.B. Taster, Wettersensoren) in das erfindungsgemässe Verfahren eingebunden werden.
Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde eine besonders einfache Sende-Empfangsanlage zu schaffen, welche durch ihre Einfachheit besonders für die elektrische Hausinstallation geeignet ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Sende- und Empfangsanlage der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 7 gelöst.
Auch bei der Sende- und Empfangsanlage ergibt sich durch die Verwendung ausschliesslich positiver oder ausschliesslich negativer Halbwellen und deren Durchschaltung für den einen und deren Sperrung für den anderen Binärwert ein besonders einfacher Aufbau sowohl des Senders wie des Empfängers.
Besonders bevorzugt ist auch hierbei die Ausgestaltung der Sender bzw. Empfänger zur Abgabe bzw. zum Empfang von Netzwechselspannungshalbwellen. Dies erlaubt die Übermittlung der Halbwellen über nur einen zusätzlichen Leitungsdraht zu den ohnehin vorhandenen Leitungsdrähten (Phase, Neutral-Leiter, Schutzleiter) der Hausinstallation. Ebenfalls bevorzugt ist die zusätzliche Ausgestaltung der Empfänger zur Unterscheidung von uncodierten Halbwellenfolgen aufgrund verschiedener Längen derselben, was den Einsatz herkömmlicher Geräte (Taster, Sensoren) in der nach der Erfindung arbeitenden Sendeund Empfangsanlage ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von genannten Stand der Technik dadurch, dass ein Binärcodeelement durch genau eine Halbwelle dargestellt wird, und dass das Prinzip der Halbwellencodierung in Zusammenhang mit einem anderen Anwendungsgebiet Vorteile bietet, welche es erlauben, Geräte in Installationen über das Konzept von Nebenstellen derart zu vernetzen, dass auf einfachste und für den Installateur sehr verständliche Weise Mehrfunktionalität realisiert werden kann. So wird bevorzugt nur ein Kommunikationsdraht verwendet, da der Rückstrom über den für die Speisung der Geräte notwendigen Neutral-Leiter erfolgt. Die Kommunikation erreicht durch die Amplitude der Netzspannung und das lange Anliegen, und somit durch die lange Auswertzeit der Signale (Halbwellenlänge), eine sehr grosse Übertragungssicherheit. Im weiteren muss für die Installation nicht von gewohnten und bekannten Verdrahtungs-Strukturen abgewichen werden. Die Drähte welche die Nebenstellen verbinden, führen die gleiche Spannung, können den gleichen Querschnitt aufweisen und in den gleichen Verbindungskanälen verlegt werden. Ein derartiges System, dessen Struktur zwar durch die Verdrahtung fest vorgegeben ist, benötigt weder spezielle Speisungsgeräte und Netzfilter, noch ist es auf ein anderes Medium (beispielsweise Funk) für die Übertragung angewiesen. Die Reduktion auf lediglich positive oder negative Halbwellen hat den wesentlichen Vorteil der Vereinfachung des elektronischen Aufbaus der Kommunikationseinrichtung. Es muss lediglich zwischen 0 und 1 und nicht zwischen -1, 0 und 1 unterschieden werden.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
  • Figur 1 eine einfache Verdrahtungsstruktur zur Erläuterung der Erfindung anhand einer Hausinstallation;
  • Figur 2 schematisch ein Beispiel für die Codierung gemäss der Erfindung mit positiven Halbwellen;
  • Figur 3 ein Beispiel für eine bevorzugte Telegrammstruktur;
  • Figur 4 eine Darstellung einer Halbwelle; und
  • Figur 5 grob schematisch die Darstellung eines Senders und eines Empfängers sowie eines konventionellen Tasters.
    • Figur 1 zeigt grob schematisch einen Teil einer Verdrahtungsstruktur einer elektrischen Gebäudeinstallation. Dabei sind mit 1, 2 und 3 Bedienungsgeräte in der Form von Tastern gezeigt, mittels welchen gemäss der Erfindung Steuersignale abgebbar sind. Mit 4 ist ein konventionelles Bedienungsgerät, ebenfalls als Taster gezeigt, durch welches auf herkömmliche Art und Weise Steuersignale abgebbar sind. Mit 5, 6 und 7 sind Empfänger dargestellt, welche die Steuerbefehle empfangen und einen Verbraucher schalten, z.B. einen elektrischen Motor für Storen, einen Dimmer für Lampen, einen Motor einer Lüftung usw. Die Verdrahtung der Hausinstallation ist dabei schematisch durch Leitungen 8 und 9 dargestellt, wobei die Leitungen 8 die üblichen dreiadrigen Leitungen für die Netzwechselspannung im Gebäude sind (Neutral-Leiter, Phase und Schutzleiter, wobei der Schutzleiter von den Geräten nicht benötigt wird) und 9 die bevorzugterweise einadrige Leitung zur Übermittlung der Steuersignale zwischen den Geräten darstellt.
    Figur 2 zeigt schematisch, wie die binärcodierte Information bzw. Steuersignale und allfällige Quittierungssignale gemäss der Erfindung verbreitet werden. Es werden zur Darstellung der Informationsbits im gezeigten Beispiel von Figur 2 nur die positiven Halbwellen einer Wechselspannung, bevorzugterweise gerade eben der Installationswechselspannung verwendet. Bevorzugterweise ist dies die 230V/50Hz-Netzwechselspannung. Dabei kann die Zuordnung so erfolgen, dass einer positiven Halbwelle der Binärwert 1 und dem Fehlen einer positiven Halbwelle der Binärwert 0 zugeordnet wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik werden bei der vorliegenden Erfindung die Halbwellen mit umgekehrtem Vorzeichen nicht verwendet. In der Figur ist gezeigt, wie jeweils im Zeitablauf eine positive Halbwelle auftritt, welche für eine logische 1 steht, oder eine positive Halbwelle ausfällt, was im oberen Teil der Figur durch die durchgestrichene Halbwelle dargestellt ist, die für eine logische 0 steht. Die Übermittlung erfolgt somit dadurch, dass Halbwellen durchgeschaltet werden, wenn eine logische 1 übermittelt werden soll und Halbwellen der gleichen Art gesperrt werden, wenn eine logische 0 übermittelt werden soll. Die Zuordnung der logischen Werte zum Durchschalten bzw. Sperren der Halbwellen könnte natürlich auch umgekehrt sein. In der Figur 2 sind die negativen Halbwellen nicht dargestellt, diese könnten auch auf der Signalleitung vorhanden sein, sofern nur Geräte in der Installation vorhanden sind, die mittels der codierten Binärsignale arbeiten, dienen aber nicht zur Informationsübermittlung und müssen daher nicht ausgewertet werden. Anstelle der Übermittlung mittels der positiven Halbwellen, wie in Figur 2 gezeigt könnten natürlich auch ausschliesslich die negativen Halbwellen verwendet werden. Ferner ist es möglich, durch eine Gleichrichtung nur positive Halbwellen zu erzeugen, und diese vollständig zur Signalübermittlung zu verwenden, so dass entgegen Figur 2 keine Lücken bzw. Bitpausen zwischen den einzelnen Halbwellen bzw. Informationsbits entstehen. Für die bevorzugte Anwendung als Kommunikationsverfahren bei Gebäudeinstallationen genügt indes die Übertragungsgeschwindigkeit, wie sie gemäss dem Beispiel von Figur 2 erzielbar ist. Bevorzugterweise wird für die Kommunikation der Geräte nur eine zusätzliche einadrige Leitung 9 verwendet, welche als Signalwechselspannung die 230 Volt der Installationswechselspannung und für die Rückströme den Neutral-Leiter der dreiadrigen Leitung 8 verwendet. Geräte, die zusammen funktionieren sollen, werden somit über eine einzige eindrahtige Leitung, z.B. einen installationsüblichen Kupferdraht von 1,5 mm2 Querschnitt, zur Kommunikation miteinander verbunden.
    Die sendenden Geräte 1, 2 und 3, welche gemäss der Erfindung binär codierte Informationen bzw. Steuerbefehle senden, können dies grundsätzlich in einem beliebigen von den empfangenden Geräten auswertbaren Format tun. Als Beispiel erfolgt die Informationssendung über die Leitung 9 in der Form von Telegrammen, welche jeweils aus einem Byte bestehen. Figur 3 zeigt beispielhaft die Codierung eines solchen Telegrammes, wobei die beiden anfänglichen Bit 1 und 0 den Start des Telegramms (SOT) darstellen. Jedes Telegramm wird mit einer solchen 1-0-Sequenz eingeleitet und unterscheidet sich dadurch von Signalen von konventionellen Tastern. Das dritte Bit des Telegramms ist 0 für Befehlstelegramme bzw. 1 für Szenentelegramme. Unter Szene wird dabei bei der Gebäudeinstallation eine vorgegebene Kombination aus Beleuchtung und Storenstellung bezeichnet. Zum Beispiel kann in einem Vortragssaal die Szene 1 hochgefahrene Storen und eine bestimmte Beleuchtung bedeuten, die dem Vortragenden Erläuterungen an einer Wandtafel oder mittels eines Hellraumprojektors erlaubt. Die Szene 2 hingegen kann z.B. eine stark heruntergedimmte Beleuchtung und geschlossene Storen bedeuten, wie dies für das Zeigen von Dias oder Filmen geeignet ist. Die weiteren Bits eines Befehlstelegramms oder eines Szenentelegramms sind in der Figur dargestellt, wobei die jeweilige Funktion Ein-, Aus- oder Hin- und Herschalten (Toggle), Dimmen oder Fahren (von Storen) angegeben ist. Natürlich ist diese Codierung nur als Beispiel anzusehen und könnte auch in anderer Form erfolgen.
    Die Geräte 1, 2 und 3 (Figur 1) können in der Form von Tastern (mit einem Betätigungsteil) zwei verschiedene Telegramme absenden, welche aufgrund der verschieden langen Betätigungszeit des Tasters abgegeben werden. Ein kurzer Tastendruck von kürzer als z.B. 500 Millisekunden erzeugt eines der Telegramme nach Loslassen der Taste. Wird die Taste länger gedrückt, also länger als 500 Millisekunden, so wird das entsprechende andere Telegramm nach Verstreichen der 500 Millisekunden ausgelöst. Nach dem Loslassen der Taste nach einem langen Tastendruck wird zusätzlich der Stop-Befehl gesendet. Die gezeigten Taster 1, 2 und 3 können also jeweils drei Telegramme abgeben, das dem kurzen Tastendruck entsprechende Telegramm, z.B. ein Befehlstelegramm für "Ein", ein dem langen Tastendruck entsprechendes Befehlstelegramm, also z.B. das Befehlstelegramm für "Aus", sowie das "Stop"-Befehlstelegramm nach langem Tastendruck. Beim jeweiligen empfangenden Gerät 5, 6 und 7 wird das entsprechende Befehlstelegramm ausgewertet und der am empfangenden Gerät angeschlossene Verbraucher, also z.B. ein Motor, eine Lampe oder ein anderer Verbraucher entsprechend betätigt.
    Bei den Geräten, die Telegramme für Szenen abgeben, sind vorzugsweise Tastaturfelder angeordnet, so dass aus der Mehrzahl von Szenen durch entsprechende Tastaturbetätigung die gewünschte Szene ausgewählt werden kann und das entsprechende Szenentelegramm abgegeben wird.
    Die jeweiligen sendenden Geräte 1, 2 und 3 können ihnen zugeordnete fest einprogrammierte Befehlstelegramme, also z.B. die Telegramme für "Ein" bzw. "Aus" und "Stop" enthalten, so dass für die Befehlsabgabe der entsprechenden Funktion in der Hausinstallation der entsprechende Taster installiert werden muss. Die Taster können aber natürlich auch so programmierbar sein, z.B. durch einstellbare Schalter, dass bei einem universell ausgestalteten Taster die entsprechenden gewünschten Telegramme gewählt werden können. Vorzugsweise wird das Verfahren und die Hausinstallation so ausgeführt, dass zusätzlich konventionelle Befehlsgeräte bzw. Taster 4 verwendet werden können, welche bei Tastenbetätigung ein normales, nicht codiertes Wechselspannungssignal (also mit positiven und negativen Halbwellen) auf die Leitung 9 abgeben. Dieses Signal kann von den empfangenden Geräten 5 und 6 auf herkömmliche Weise nach seiner Betätigungslänge interpretiert werden. Das Tastatursignal wird dabei auf bekannte Art und Weise entprellt und wird vorzugsweise ebenfalls als 230V-Wechselspannungssignal, allerdings mit sich abfolgenden positiven und negativen Halbwellen auf die Leitung 9 gegeben. Die empfangenden Geräte erkennen dabei durch das Fehlen der 1-0-Sequenz (SOT) dass es sich nicht um ein Telegramm, sondern um eine konventionelle Befehlsübermittlung durch ein Wechselspannungssignal handelt.
    Wie beschrieben, wird keine Adressierung der empfangenden Geräte durchgeführt, sondern die Adressierung ergibt sich durch die Verdrahtung der Hausinstallation. So empfangen im Beispiel von Figur 1 die Geräte 5 und 6 die Befehle der Taster 1 und 2 und des konventionellen Tasters 4. Das Gerät 7 empfängt nur die Befehle des Tasters 3. Durch diese bevorzugte einfache adressierungslose Befehlsstruktur, die sich durch die Verkabelung ergibt, wird die Installation besonders einfach. Durch die definierte Länge der Telegramme kann auf ein spezielles Telegramm zur Beendigung der Telegrammübermittlung (End of Telegram; EOT) verzichtet werden. Die langsame Datenübertragung mit den Halbwellen hoher Spannung ergibt eine hohe Zuverlässigkeit der Übertragung. Figur 4 zeigt dabei eine Halbwelle eines 230V-Netzspannungssignals. Die Halbwelle kann dabei als logisch 1 interpretiert werden, wenn das Signal mindestens während 6 Millisekunden anliegt. Die elektronische Schaltung des empfangenden Gerätes frägt die Spannung mehrmals ab, z.B. fünf Mal, wie in der Figur mit den Pfeilen angedeutet ist, und interpretiert das Signal als Halbwelle, wenn während 4 der 5 Abfragezeiten der Elektronik das Signal z.B. den Wert von 100Volt überschreitet. Dadurch wird sichergestellt, dass eingekoppelte Störungen nicht als Betätigung interpretiert werden. Für die Signale der konventionellen Taster kann das 230V-Signal als solches erkannt werden, wenn es während mindestens 60 Millisekunden anliegt, was drei Halbwellen entspricht. Ein langes bzw. kurzes konventionelles Signal wird durch die Länge der Tastenbetätigung (z.B. länger als 500 ms und kürzer als 500 ms) unterschieden.
    Die empfangenden Geräte 5, 6 und 7 können ebenfalls sendende Geräte sein, indem sie ihren Zustand an die anderen Geräte abgeben. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn sich konventionelle Befehlsgeräte, z.B. der Taster 4, in der Installation befinden. Mit einem über das Telegramm übermittelten Ein- bzw. Aus-Befehl wird ohnehin gleichzeitig der Zustand mitgeliefert, welchen das empfangende Gerät nach der Auswertung annehmen wird. In diesem Fall ist eine Rückmeldung nicht notwendig. Bei einem normalen, uncodierten 230V-Signal fehlt indes diese Information. Aus diesem Grunde ist es bevorzugt, wenn die Geräte so realisiert sind, dass nach dem Empfang eines 230V-Signals der anzunehmende oder angenommene Zustand des Empfangsgerätes auf die Leitung 9 übertragen wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die beteiligten sendenden Geräte den richtigen Zustand des empfangenden Gerätes erhalten und allenfalls anzeigen und/oder weiterverarbeiten können.
    Figur 5 zeigt grob schematisch den Aufbau eines sendenden Tasters 1 und eines empfangendes Gerätes 5. Nicht berücksichtigt ist dabei, dass auch das empfangende Gerät zum Senden einer Rückmeldung ausgestaltet sein kann und ferner nicht berücksichtigt ist, dass das sendende Gerät auch zum Empfang ausgestaltet sein kann, so zum Empfang der genannten Rückmeldung oder auch der eigenen Meldung zur Feststellung von Befehlskollisionen, was nachfolgend noch erläutert wird. Das sendende Gerät 1 enthält den eigentlichen Taster 10, welcher von einer Bedienungsperson betätigt werden kann. Der Taster 10 löst die betätigungszeitabhängige Aussendung unterschiedlicher Telegramme aus, welche in einer Schaltung 11 programmiert oder programmierbar abgelegt sind. Die Schaltung 11 ihrerseits steuert einen elektronischen Schalter 12 an, der die Phasenspannung von der Leitung 8 selektiv gesteuert auf die Leitung 9 gibt, so dass jeweils das entsprechende Telegramm ausgesendet wird. Die Schaltung 11 empfängt dabei ebenfalls die Phasenspannung, um deren jeweiligen Null-Durchgang festzustellen, um die Telegrammcodierung entsprechend den Halbwellen der Wechselspannung durchzuführen. Im Empfänger 5 ist ein Detektor 14 vorgesehen, welcher die Wechselspannung auf der Leitung 9 entsprechend Figur 4 abfragt und feststellt, ob ein Telegramm vorliegt oder eine kontinuierliche Halbwellenfolge von einem konventionellen Taster 4, und welche im Falle eines Telegrammes die Decodierung des Telegrammes vornimmt und im Falle eines konventionellen Signales die Decodierung aufgrund der Signallänge vornimmt. Die Decodierschaltung 14 steuert entsprechend einen elektronischen Schalter 15, der wiederum den eigentlichen Verbraucher 16, also einen Motor oder eine Lampe oder einen sonstigen elektrischen Verbraucher betätigt.
    Es kann vorkommen, dass zwei Geräte gleichzeitig Informationen (Befehle, Rückmeldungen) übermitteln wollen. Diesen Zustand gilt es zu vermeiden, weil dadurch die Daten falsch interpretiert werden können.
    Durch die Möglichkeit, an den gleichen Informationsleitungen konventionelle Geräte 4 wie auch elektronische Geräte 1, 2, 3 anzuschliessen, müssen drei Fälle unterschieden werden, nämlich Kollision zwischen: 1. elektronischem Gerät und elektronischem Gerät, 2. elektronischem Gerät und konventionellem Gerät und 3. konventionellem Gerät und konventionellem Gerät.
    Die Kollisionen können dabei wie folgt behandelt werden: Elektronische Geräte empfangen gesendete Daten direkt wieder. Wird ein Bit erkannt, dass nicht gesendet wurde, wird daraus auf die Detektion eines anderen Telegramms geschlossen. Das Gerät, welches als erstes ungleiches Bit eine Eins sendet hat Priorität und darf das Telegramm weiter senden. Das Gerät mit einer Null zieht sich zurück, wertet das erhaltene Telegramm aus und sendet anschliessend das eigene Telegramm nochmals. Es kann davon ausgegangen werden, dass ein anderes Gerät bis zur Detektion die gleiche Bitsequenz gesendet hat. Die Geräte anerkennen eine Priorität, d.h. alle beteiligten Geräte schalten nach dem SOT auf Empfang und verunmöglichen dadurch das eigene Senden. Mit konventionellen Geräten kann dies jedoch nicht realisiert werden. Ein solches Signal überdeckt die Datensequenz, wenn das Telegramm gleichzeitig gesendet wird und wird dadurch als konventionelle Betätigung interpretiert. Dadurch werden die Signale der konventionellen Sensoren systembedingt priorisiert.
    Tritt ein konventionelles Signal auf, wird es normal ausgewertet und verarbeitet. Andere Beteiligte welche Daten versenden wollen, müssen warten.
    Werden zwei konventionelle Sensoren gleichzeitig auf der Datenleitung aktiv, so wird dies wie das Signal von einem (unter der Berücksichtigung der entsprechenden Entprellzeiten) interpretiert und verarbeitet.

    Claims (16)

    1. Verfahren zur Übertragung binär codierter Daten zwischen mindestens zwei Geräten (1-7) über ein diese verbindendes Kommunikationsmittel (9), wobei die Datenbits als Halbwellen einer Wechselspannung dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Binärwerte 1 bzw. 0 der Datenbits ausschliesslich durch entweder positive oder negative Halbwellen dargestellt werden und der eine Binärwert jeweils durch Durchschalten der Halbwelle und der andere Binärwert jeweils durch Sperren der Halbwelle übermittelt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Wechselspannung die Netzspannung eines Wechselspannungsnetzes für Hausinstallationen, insbesondere 230 Volt 50 Hertz-Wechselspannung, verwendet wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräte (1-7) Hausinstallationsgeräte sind.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmittel eine Drahtverbindung (9) ist, insbesondere eine einadrige Drahtverbindung zusätzlich zu einer mehradrigen Wechselspannungs-Hausinstallationsverbindung.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräte (1-7) zum Senden und Empfangen von zu Datentelegrammen zusammengefassten Datenbitfolgen ausgestaltet sind.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Geräte (4-7) ferner zum Senden und Empfangen von uncodierten Halbwellenfolgen ausgestaltet sind, und dass diese Folgen im empfangenden Gerät aufgrund ihrer Dauer unterschieden werden.
    7. Sende- und Empfangsanlage mit mindestens einem Sender (1-4) und mindestens einem Empfänger (5-7) und einem diese verbindenden Kommunikationsmittel (9), wobei der Sender zum Senden binär codierter Daten ausgestaltet ist, bei denen die Datenbits von Halbwellen einer Wechselspannung gebildet sind, und der Empfänger zum Empfang und zur Decodierung derart codierter Daten ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender zur Abgabe der Binärwerte 1 bzw. 0 der Datenbits als ausschliesslich entweder positive oder negative Halbwellen der Wechselspannung und zur Abgabe einer solchen Halbwelle für den einen Binärwert bzw. zur Unterdrückung einer solchen Halbwelle für den anderen Binärwert ausgestaltet ist.
    8. Sende- und Empfangsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Sender und Empfänger zur Abgabe bzw. zum Empfang von Netzspannungshalbwellen ausgestaltet sind.
    9. Sende- und Empfangsanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender und der Empfänger Hausinstallationsgeräte sind.
    10. Sende- und Empfangsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmittel ein Installationsdraht ist.
    11. Sende- und Empfangsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender zusätzlich zum Aussenden uncodierter Halbwellenfolgen verschiedener zeitlicher Dauer und der Empfänger zur Unterscheidung der Zeitdauer solcher Folgen ausgestaltet ist.
    12. Sender für eine Sende- und Empfangsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 11.
    13. Empfänger für eine Sende- und Empfangsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 11.
    14. Verwendung von Sendern bzw. Empfängern nach Anspruch 12 bzw. 13 in einer elektrischen Hausinstallation.
    15. Elektrische Hausinstallation für Gebäude mit Sendern und Empfängern nach Anspruch 12 bzw. Anspruch 13 sowie vorzugsweise weiteren Phasenüberbrückungsgeräten (4).
    16. Gebäude mit einer elektrischen Hausinstallation nach Anspruch 15.
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